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物理化学及其应用重点学科“九五”期间建设总结
时间:2015-12-01 11:10:54 点击数:0 来源:暂无

    一、项目形成及其建设总体目标与内容简述

    物理化学及其应用重点学科是以理论与实验紧密结合,研究物质及其变化的内在规律,阐明宏观和微观的化学现象,揭示物质的结构与性能关系,指导新技术材料的合成及其性能开发的学科。随着科学技术的不断发展,物理化学与其他学科之间的相互影响,互相渗透日益广泛和深入,体现了现代化学的主要特征。物理化学学科的发展,不仅主导、影响和带动化学各学科,而且直接促进了与之相关的石油、化工、轻工、医药、环保、机械材料、冶金、矿物和建材等学科的发展。在材料科学、能源科学和信息科学己被公认为二十一世纪经济发展的三大支柱学科中,材料的化学合成及其构效关系研究是其共同基础。本学科的研究发展重点集中在高新技术固体材料(如催化材料、电子材料、光学材料、高分子材料等)的创新研究开发和产业化方向上,并已形成了福州大学物理化学学科的主要研究内容和特色。

    长期以来,本学科紧密结合我国、我省的经济建设与学科前沿的建设,在“九五”期间确定以“固体材料的制备、组成、结构与性能的基础及应用研究”为建设项目,主要针对我省国民经济建设中的几个支柱产业(如石油化工、电子信息工程,农业林产化工、机械材料、医药保健、环境保护等)的高新技术固体材料开发应用提出的重大课题为目标,坚持微观与宏观研究相结合,突出理工结合的应用理科的鲜明研究特色,形成一个既有学科前沿的较高水平的基础理论研究,又能解决经济建设中重大技术问题的研究群体,将本学科在“九五”期间初步建设成为国内先进、国际上有一定影响的教学和科研中心,学科总体水平居国内地方大学的第一流水平,某些研究方向或研究成果达到国际先进水平。

    围绕学科建设项目的研究,本学科已形成了结构化学工业催化新技术晶体材料应用量子化学等4个紧密结合、互相依托,互相促进的研究方向。“九五”期间,本学科的总体目标是紧密结合学科前沿和我国经济建设,着重开展系列新型、高效的化肥催化剂、石油化工催化剂,光催化与环境净化催化剂的开发研制;开展具有特种功能的纳米材料、低维固体材料、矿物快离子导体材料和光、电、磁信息记录材料,非线性光学晶体、X射线分光晶体、激光晶体材料、生物活性物质和过渡金属配合物(簇合物)的结构化学基础理论及应用研究;从微观结构与宏观性能着手,深入探讨固体材料的体相与表面结构和电子结构规律及其构效关系,总结规律,指导高新材料的制备与开发应用;“化肥催化剂国家工程研究中心”要通过国家计委的建设验收;有一批科研成果发挥重大的社会效益和经济效益;研究论文的质量和数量要有较大提高,论文数计划每年40篇以上;争取在本学科物理化学博士学位点的基础上建立博士后流动站。经过五年的建设,在固体材料物理化学领域,包括固相合成、复杂体系的结晶学、结构表征和量子化学等有一批高水平的理论和方法研究;具有新颖的高效催化材料、激光晶体材料、快离子导体及纳米气敏材料的开发和产业化,使本学科在学术和应用方面均能跻身国内的先进行列;加强物理化学重点学科建设项目的建设,对于博士、硕士研究生和博士后的高层次人才培养将起很大的推动作用,并将辐射和带动相关学科(如化学、石油、化工、机械、轻工、矿冶、电子等工业……)的发展。

    二、项目管理运行机制及效果简述

    物理化学及其应用重点学科注重对建设项目的管理。自确定为省重点学科以来,根据学校规定,成立了重点学科领导小组和重点学科工作小组。学科建设和项目管理采取学科带头人总体负责制,学术带头人和各课题组负责项目课题的建设;对仪器设备的购置计划,根据学科发展的需求,严格实行集体慎重论证制定。参照教育部、省教育厅和学校的有关规定,物理化学重点学科制定了一整套仪器设备的采购、管理和使用制度。对重大建设项目,严格按照学校的规定,签定《福州大学“211工程”建设项目计划任务(责任)书》,明确其相应的权益和责任。对大型的仪器设备,为充分发挥其使用效率,1999年经福建省教育厅批准,在福州大学物理化学重点学科中建立福建省“固体材料化学重点(开放)实验室”。该“重点(开放)实验室”有如下实验室组成:

    分子光谱(红外、拉曼、紫外可见近红外和荧光光谱)实验室

    催化剂性能测试实验室   

    高压液相及制备色谱实验室    

热分析实验室

磁性分析实验室

计算化学实验室

    在1998年对福建省重点学科的中期检查评估中,物理化学重点学科的建设受到专家和领导的好评,名列省重点学科的第二名,省理工医农类重点学科的第一名。

    三、项目建设总体目标与内容完成情况简述

    “九五”期间,本学科先后承担科研项目76项(其中,国家自然科学基金项目7项,国家科委、计委重点攻关项目3项,省部级项目48项),经费总数达3765.76万元(已到位2740.76万元);获省部级以上奖励9项,其中获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步三等奖1项;发明专利8项;鉴定成果6项;正式出版研究生教材3部和参加编写出版全国统编教材1部;发表学术论文312篇(其中被SCI、EI、ISTP收录106篇);2000年“化肥催化剂国家工程研究中心”顺利通过了国家计委的建设验收,五个催化剂实现工业化批量生产并发挥重大的经济效益,例如A202氨合成催化剂年经济效益达5亿元以上,已对我国科学技术和经济的发展起到重大的促进作用;“化肥催化剂国家工程研究中心”主任,本学科学术带头人、博士生导师、中国工程院院士魏可镁1999年获得国家人事部授予的“杰出专业技术人才”奖章。此外,高效气敏元器件、酞菁配合物作为抗癌光敏剂和新型光记录介质的研究开发和产业化、光催化功能材料及其系列产品的研究开发和产业化等已取得多项重要的研究成果,此中,“汽车尾气催化净化器产业化”和“光催化系列技术与系列产品的研究开发及产业化”等分别列入“省示范工程”和省“十五”高新技术产业化项目,物理化学重点学科研究的整体水平已进入国内先进行列,某些研究方向在国际上有一定的影响。共主办了2次国际学术会议和6次全国学术会议。物理化学重点学科的建设,对于物理化学学科的博士、硕士研究生和博士后的高层次人才培养起了很大的推动作用,五年来本学科共培养毕业的博士13名和硕士28名;“物理化学学科”历来教学严谨,近年来在学科建设中,进行了课程体系的优化改革,其中《物理化学》课程和“结构化学”系列课程(含研究生的《结构化学》、《量子化学》、《波谱学》、《结晶化学》、《计算机化学》……)被评为福建省优秀课程;1999年以物理化学博士点为主体的所属一级学科(化学)被批准建立博士后流动站,同时物理化学学科的建设也辐射和带动了相关学科的发展,2000年我校新增的“无机化学”和“分析化学”等博士学位授权点,1997年和2000年我校新增的“有机化学”、“工业催化”、“材料物理化学”和“应用化学” 硕士学位授权点,都与物理化学重点学科的建设直接有关。

    四、具体指标及实现情况

可行性研究报告中提出的本学科建设主要指标是:到2000年,建设一支政治业务素质好、结构合理的教师队伍,其中具有博士、硕士学位的占70—80%,高级职称比例占60%。“化肥催化剂国家工程研究中心”通过国家计委的建设验收,有一批科研成果发挥重大的社会效益及经济效益,研究论文的质量和数量要有较大提高,论文数计划每年40篇以上。

“九五”期间,本学科先后承担科研项目76项(其中国家自然科学基金项目7项;国家科委、计委重点攻关项目3项,省部级项目48项),经费总数达3765.76万元(已到位2740.76万元);获省部级以上奖励9项,其中获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步三等奖1项;发明专利8项;鉴定成果6项;正式出版研究生教材3部和参加编写出版全国统编教材1部;发表学术论文312篇(其中被SCI、EI、ISTP收录106篇);共主办了2次国际学术会议和6次全国学术会议。2000年“化肥催化剂国家工程研究中心”顺利通过了国家计委的建设验收;学术带头人、博士生导师、中国工程院院士魏可镁教授于1999年获国家人事部授予的“杰出专业技术人才”奖章。

    本学科学术梯队建设成效显著,已形成了一支政治业务素质好、结构合理的学术队伍。目前学科中有中国工程院院士1人,国家级专家3人,省级专家4人,博士生导师8人(比95年增加6人);具有高级职称的29人,占梯队总数的78%,比95年增加了9%。其中具有博士、硕士学位分别有11人和12人,共占梯队人员数的70%,比95年增加了36.6%;此外,还有7人正在职攻读博士学位。本学科有1人遴选为“闽江学者计划”特聘教授;有1人和7人分别入选国家和福建省“百千万人才工程”。五年来,本学科共招收博士生32名和硕士生73名,已培养毕业的博士生13名和硕士生28名。

    五、建设经费到位及使用情况简述

    “九五”期间,本学科实际到位建设经费1698.4万元,其中地方政府投入1296万元,学校自筹402.4万元。截止到今年4月已完成建设经费1672.4万元,其中用于购置仪器设备1393.53万元;用于实验室改造及维修共计134.25万元;用于梯队建设、人才培养和学术交流等共计144.62万元。

    1999年经福建省教育厅批准,在本学科建立福建省“固体材料化学重点(开放)实验室”,加强对大型仪器设备使用与管理。目前,已购仪器设备的使用率和完好率都很高,为高层次人才培养及科研工作的开展,提供了很好的实验设施和设备条件,发挥了很大的效益,呈现了很好的发展势头。

    六、建设成果及标志性成果

    结构化学研究方向:加强对高性能纳米功能材料、金属酞菁系列配合物、两亲分子聚集体功能材料的研究,探讨其在抗癌、光记录介质材料和气敏材料等方面的开发应用,已取得了一批重大成果。如:金属酞菁系列配合物在抗癌方面显示了很好的应用前景,1997年被国家科委列入“十个创新药物研究与产业化开发”的国家重点科技项目(攻关)计划,现已提供一种具有临床前试验价值的新型抗癌光敏剂;光记录介质材料(如在CD-ROM光盘使用)的研究成果通过省科委鉴定;α—Fe2O3掺杂纳米材料应用于气敏元件的研究已得到较好结果,通过了省科委鉴定(达到国内领先水平),现正在与有关企业合作进行产业化;过渡金属配合物(簇合物)的合成规律及结构成键规则、固体材料的结构与性能、固体材料的结构分析与表征和在矿物快离子导体(固体电解质)材料等的基础和应用基础研究受到国内外的关注。五年来,该研究方向共承担了国家重点科技攻关、国家基金、省重点攻关、省基金等科研项目33项;在国内外重要学术刊物发表研究论文182篇(其中被SCI、EI收录61篇);正式出版研究生教材3部,参加编写出版全国统编教材1部;鉴定成果4项,申请中国发明专利1项;主办1次国际学术会议和4次全国性的学术会议;培养获得博士学位和硕士学位的研究生分别为11人和19人。

工业催化研究方向(含工业催化研究所和光催化研究所):以工业催化研究所为前身,在中国工程院院士魏可镁教授的直接领导下,1996年向国家计委申报立项筹建“化肥催化剂国家工程研究中心”,2000年12月通过了国家计委的验收。“九五”期间,该研究方向共承担国家重点攻关、国家基金、省重点攻关、省重点基金等科研项目16项;获得国家技术发明二等奖1项,国家科技进步三等奖1项,福建省科技进步一等奖2项;申请美国发明专利、中国发明专利各1项;发表学术论文22篇;有5个催化剂实现了工业化并批量生产试用。例如:“A202氨合成催化剂”年经济效益达5亿元以上;“B121型无铬一氧化碳高温变换催化剂”于1997年5月通过化工部和省计委联合技术鉴定,达到国内外领先水平,解决了本行业八十多年来铬的污染问题,1998年获福建省科技进步一等奖,2000年获得国家技术发明二等奖;“汽车尾气催化净化器”达到国内同类产品的先进水平,通过国家GB14761-1999排放标准,即欧洲ECE8301标准,同时还达到欧洲2号标准,现已与福州汽车厂协作,开模制成1.7升净化器与“福达牌”汽车配套。从1999年8月至2000年11月,福大催化剂厂已生产三类七个型号催化剂647吨,工业产值615万元,销售催化剂产品369吨,销售收入350.3万元,实现利润56.4万元,上缴税收15.9万元。此外,催化中心注重科研与产业的结合,先后与南化公司催化剂厂、山东临朐催化剂厂、湖北广水催化剂厂、湖北孝感催化剂厂等企业建立了产学研合作关系,2000年还与福建永安智胜化工集团公司合作建立了高新技术研究中心,进一步促进了科研成果的转化和产业化。

工业催化研究方向已建成集理论研究、应用技术与产品开发、工程化研究与产业化和人才培养于一体的光催化研究所。建所以来,已先后承担了国家高新技术产业化、国家自然科学基金和福建省自然科学基金等15项科研项目。“九五”期间,光催化研究所在国内外重要学术刊物发表研究论文36篇;申请国家专利5项(发明专利2项,新型实用专利3项)。为了实现高科技产品的转化,该研究方向与万利达集团香港优科电子有限公司联合组建了福建漳州优科光催化技术有限公司,一个有完全知识产权的高科技产品——年产10万台的“多功能光催化空气净化器”生产线已经建成,并已投入批量生产,陆续销往全国各地。此外,还建立了一条年产20吨光催化剂的中试生产线,已完成自清洁及抗雾光催化玻璃(陶瓷)制备工艺及镀层催化性能研究,现正与有关企业洽谈合作事宜。

    新技术晶体材料研究方向:“九五”期间,该方向继续开展了有特色的新型X射线分光晶体材料的研制开发,建立了一套较完整的水溶液晶体生长控温设备与无尘实验室和一套高温晶体生长实验室。五年来,该方向共承担了省基金、省教委和产学研开发项目4项,共发表学术论文21篇(其中3篇被SCI和EI收录)。此间,开展了对新型电光晶体RbHSeO4系列晶体生长基础理论研究;新型软X射线分光晶体HHM的生长研制;掺稀土的钒酸钇晶体的研究;成功地研制出YVO4,Nd:YVO4,Yb:YVO4,Tm:YVO4,Tm:Er:YVO4,Tm:Yb:YVO4等晶体,质量达到国内先进水平,并部分销往国外。同时与洪山高科技园区通产光电技术有限公司建立了产学研关系,奠定了晶体材料产业化的基础。

应用量子化学研究方向:在“九五”期间,进一步完善了离域d-pπ键能带理论和键向量方法及其应用的系列研究,探讨了低维固体导电材料、表面态光催化机理和团簇超微粒子反应活性的电子结构理论问题,研究了方酸类化合物及其衍生物的结构和性质,为分子水平上设计合成新材料提供依据。该方向提出的低维固体π能带理论及键向量方法促进了固体材料电子结构与电子\磁\光学及反应性能关系的研究,其成果被列入1996年国家基金委的重要成果。研究了三个系列化合物的电子结构,并提出最佳条件的分子设计方案;对TiO2催化剂提出了最佳催化晶面,催化活性的原子位置及成键本质,揭示催化活性的本质因素,为催化材料的筛选与改进提出理论依据;对金属聚合物主要完成其电子结构及其与光学和电学性能关系的研究,提出不同金属原子或不同有机配体对性能的影响规律,揭示其结构与性能的关系;对前过渡金属氮化物,碳化物高温导电材料的研究,揭示了其优异的电学和力学性能的本质。这些研究结果有助于固态化学键理论和应用研究的深化,为材料科学研究提供理论计算依据。五年来,该研究方向共承担了8项科研项目,其中国家自然科学基金3项、福建省自然科学基金1项、结构化学国家重点实验室项目2项;2000年获得福建省科技进步三等奖1项;在国内外重要学术刊物发表研究论文51篇(其中被SCI收录20篇)。

1999年经福建省教育厅批准在该学科建立了“固体材料化学”福建省重点(开放)实验室。

    标志性成果:

    “B121型无铬一氧化碳高温变换催化剂”1998年获福建省科技进步一等奖、2000年获得国家技术发明二等奖。

    “低钴高活性氨合成催化剂”1996年获国家科技进步三等奖。

学术带头人、博士生导师魏可镁教授1997年当选中国工程院院士,1999年荣获国家杰出专业技术人才奖章。

1999年经国家人事部、全国博士后管理委员会批准,在我校设立了“化学”学科博士后科研流动站。

1999年国家理科人才培养基地(化学专业)通过教育部组织的中期验收。

2000年“国家化肥催化剂工程研究中心”通过国家计委验收。

1999年建成“固体材料化学”福建省重点(开放)实验室。

“金属酞菁锌配合物抗癌光敏剂”已研究出一种具有较高活性的光敏剂,被国家科委列入“十个创新药物研究与产业化开发”的国家重点科技项目(攻关)计划,并获国家发明专利授权。

    CD-R酞菁类光记录介质的研制。

光催化功能材料及系列产品产业化前期关键技术研究。

“化学发光分析及其应用研究”1998年获福建省科技进步二等奖。

“化学发光与生物发光——理论应用”2000年获福建省科技进步二等奖。

    “CAI软件研制在分析化学课程教学中的实践”1996年获福建省教学成果二等奖。

    七、重点学科建设的体会、建议和“十五”期间发展思路

(一)、重点学科建设的体会、建议

“211工程”物理化学及其应用重点学科在各级政府部门和学校领导的大力支持下,学科建设取得很大成效,取得了一批标志性的成果,发挥了很大的社会效益和经济效益,促进了本学科和相关学科的发展。经过几年的建设,我们体会到:

    1、重点学科的建设目标应紧密联系国民经济建设,特别是高新技术产业的需要和学科发展前沿。

    2、重点学科的建设应有自已的特色和优势,并能加强多学科间的紧密合作,坚持应用基础理论研究与应用研究的紧密结合,坚持产,学,研的道路。

    3、重点学科的建设应加强领导和管理。

在重点学科的建设中应加强学科的梯队建设,要有一套能留住人才和吸引人才的切实可行措施,要注重高层次的人才(博士后、博士生、硕士生)的培养。
    4、重点学科建设除了要促进本学科的发展,还应带动及辐射相关学科的发展。建立开放性的实验室,加强对大型仪器、设备的使用和管理,使资源得到充分利用,发挥更大效益十分必要。
    (二).物理化学重点学科“十五”期间发展思路
   
物理化学及其应用重点学科通过“九五”期间的建设,取得了可喜的成绩,科研和教学条件得到了较大的改善,教师队伍的结构和素质都有较大提高,取得了一批标志性成果,但是,要将福州大学物理化学重点学科建设成国内先进、国际上有较大影响的教学和科研中心,并使之具有自身发展能力和潜力,在“十五”建设期间仍需加强建设力度。

基本思路:经过“九五”建设,本学科的四个主要研究方向:结构化学、工业催化、晶体材料和应用量子化学分工合作、密切配合,围绕“固体材料的制备、组成、结构与性能的基础及应用研究”的建设项目,高新技术功能材料的研究形成了群体优势;一批科研成果已进入和将进入产业化;在人才培养方面,从本科、硕士、博士到博士后,培养能力都得到了加强。“十五”建设的基本思路是充分发挥已有的优势,继续坚持微观与宏观研究相结合,突出应用理科的特色,发挥理工结合的优势;继续坚持各个研究方向密切协作配合的群体优势;坚持科学研究与人才培养紧密结合,发展两者相互促进的互动优势,使学科建设进入良性循环,扩大“十五”建设的投入产出比。具体措施是:第一,通过建立开放的研究环境,提高福州大学物理化学重点学科在国内外的知名度。同时,开放的研究环境还将吸引更多的优秀人才,包括海外留学生到我校工作或进行科学研究,既可多出成果,又可活跃学术思想,目前已有对全国开放的“化肥催化剂国家工程研究中心”和福建省“固体材料化学重点(开放)实验室”。计划面向全省开放的“省功能材料工程研究与开发中心”正在申报。第二是促进科研成果的产业化,从而提高重点学科自身滚动发展的能力。第三是跟踪国际发展动态,结合我国、我省国民经济建设提出的重大课题,拓展科学研究领域。第四是把科学研究与高层次人才培养紧密结合在一起,相互促进,提高学科发展的潜力。

总体目标:本建设项目主要针对我国和我省国民经济建设中的几个支柱产业(如石油化工、电子信息工程、农业林产化工、机械材料、医药保健、环境保护等)的高新技术材料开发应用提出的重大课题为目标,形成一个既能在学科前沿的较高水平上开展基础理论研究,又能解决经济建设中重大技术问题的研究群体。继续坚持微观与宏观研究结合,突出应用理科的特色,发挥鲜明特色的理工结合的优势,将福州大学物理化学学科建设成为国内先进、国际上有一定影响的科研和教学中心,学科总体水平居国内地方大学的第一流水平,某些研究方向或研究成果达到国际先进水平。

主要指标:在今后五年中,建设一支政治业务素质好、高学历、高水平和结构合理的教师队伍,其中具有博士、硕士学位的占80%,高级职称比例占60%。有一批科研成果发挥重大的社会效益及经济效益,科学研究论文质量和数量有较大提高,论文数每年55篇以上(其中被SCI收录论文18篇以上)。每年培养博士生8名以上和硕士生15名以上。

发展重点:

1.继续开展新型高效化肥催化剂、环境保护催化剂和石油化工、精细化工催化剂的研究开发及工业化推广。

2.继续开展光催化及其系列化产品的研究开发及产业化。

3.继续开展新型功能材料的应用基础及开发研究,在原有福州大学功能材料所的基础上,争取建设“省功能材料工程研究与开发中心”,实现新型抗癌光敏剂、光记录介质材料和气敏材料的产业化。

4.继续加强光学晶体材料及矿物快离子材料的研究及开发应用,进一步开展有机-无机超分子功能性的杂化物、矿物改性高聚物和功能性超微细材料等的应用基础研究与开发应用研究。

5.继续加强应用基础研究,加强对金属有机配合物(簇合物)、有机—无机超分子化合物、功能性金属氧团簇、多核氮杂金属冠醚、碳簇及氮簇化合物和其它结构敏感的固体功能材料的表面和体相结构、电子结构及性能的研究,揭示其结构与性能的关系。要加强固体材料的现代结构分析方法、理论计算方法、分子设计和计算机模拟的研究。

    6.要进一步加强物理化学学科的博士后、博士和硕士研究生高层次人才的培养工作。

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